2015-08-22

創用 CC 授權條款

Taiwan R User Group / MLDM Monday

Function / Program in R

Program：

程式：

資料 or 資料結構





Data Structure:


剛剛上一位講者： Ning 已經教過了，

別忘了要記得用swirl()複習喔！

什麼叫程式





目的是用來處理「特定資料」，

根據演算法將多個函式或是指令組成的集合


簡單說，寫一個程式，其實和 寫一段文章，或是一篇小說差不多，

Function 或 演算法





數學上叫函數，


程式語言中叫函式

為什麼要用function：



1. 可以把「相同目的」的"指令"和"資料"
　整理在一起


2. 可重複使用


3. "可方便閱讀程式"


by 民明書房 Noah

function的說明：

可用R來查詢定義：




?function(){}

用法：




函式名稱 = function(引數) {

　　　　程式的內容........

}

引數：表示可以把資料從function外面引導到function裏面的橋樑，
引數不一定要給

 提醒：愛護生命，建議千萬不要用中文當作變數及函式名字，現在用中文只是為了說明

function的使用方法：





　　　　函式名稱()

再次提醒：家人朋友都很愛你，別想不開用中文當作變數及函式名字

顯示 Hello World




請在R 中顯示：Hello World, R

方法：


　　"Hello World, R"


　　print("Hello World, R")


　　paste("Hello World, R")

選擇print()





　　print("Hello World, R")

function的製作方法：




函式名稱 = function(引數) {

　　　程式的內容........

}

function的製作方法：




函式名稱 = function(引數) {

　　print("Hello World, R")

}

再次提醒：愛護生命，千萬不要用中文當作變數及函式名字

Hello World

第一個R的程式：


helloworld <- function(){

　　print("Hello World, R")

}

helloworld()


## [1] "Hello World, R"

範例：可以用引數帶入資料變數


hi <- function(your_friend_name){

  print(paste("Hi ", your_friends_name))
}
執行： 

hi("Everybody")


## [1] "Hi, Everybody"

hi：函式名稱，
your_friend_name：此函式所帶入的參數，

稍微有難度的範例：




my_friends=c("Dboy", "Ning", "Noah")


hi(my_friends)


## [1] "Hi, Dboy" "Hi, Ning" "Hi, Noah"

範例2：

顯示現在的時間：


print("現在的時間和日期是：")

print(date())



## [1] "現在的時間和日期是："
## [1] "Sat Aug 22 01:40:51 2015"





> date() 




[1] "Thu Aug 20 03:50:13 2015"

分別顯示現在的日期和時間：substr


    print("現在的日期是：")

    print(paste(substr(date(),21,24), 
        substr(date(),5,10), substr(date(),1,3)))


## [1] "現在的日期是："
## [1] "2015 Aug 22 Sat"

    print("現在的時間是：")

    print(substr(date(),12,19))


## [1] "現在的時間是："
## [1] "01:40:51"

分別顯示現在的日期和時間：strsplit


  now_time = unlist(strsplit(date(), " "))[4]
  print("現在的時間是：")
  print(now_time)



  n1 = unlist(strsplit(date(), split=" "))
  n1 = c(n1[5],n1[2],n1[3],n1[1])
  now_date = paste(n1, collapse=" ")
  print("現在的日期是：")
  print(now_date)

兩個都分別用function包起來


now_date <- function(){
    print("現在的日期是：")
    print(paste(substr(date(),21,24), 
            substr(date(),5,10), substr(date(),1,3)))
}



now_time <- function(){
    print("現在的時間是：")
    print(substr(date(),12,19))
}

function in function

用一個程式，將上面兩個程式包起來



now <- function(){

　　now_date()

　　now_time()    

}

now()


## [1] "現在的日期是："
## [1] "2015 Aug 22 Sat"
## [1] "現在的時間是："
## [1] "01:40:51"

function儲存

1. 用R studio 或文字編輯器編輯程式，並存成" .r "檔

2. 在R 中用save指令把function，或其他變數、資料集存成" .RData" 檔

把function存起來

用save指令：


save(list = ls(all = now_time), file= "now_time.RData") 

save(list = ls(all = now_date), file= "now_date.RData") 

save(list = ls(all = now), file= "now.RData")

存取變數、資料、function

儲存：


save(list = ls(all = TRUE), file= "alldata.RData")

刪除：


rm(list=ls())

讀取：


load("alldata.RData")

小小複習資料結構一下：


numeric1 = c(2, 3, 5) 

string1 = c("aa", "bb", "cc") 

boolean1 = c(TRUE, FALSE, TRUE) 


data1 = data.frame(numeric1, string1, boolean1)


##   number1 string1 boolean1
## 1       2      aa     TRUE
## 2       3      bb    FALSE
## 3       5      cc     TRUE

相似？

看起來 function和資料的樣子是不是很像？ 

dataf = data.frame(num1, str1, bol1) 



func  = function(str1) { 
        print(paste("Hello World, ", str1)) }

Q & A

課程預告：

課程預告：

ETL(Extract, Transform and Load ) on R, by Aha

課程預告：

ETL(Extract, Transform and Load ) on R, by Aha

R Visualzation : using ggplot2, by Mansun/Ben/Kyle

課程預告：

ETL(Extract, Transform and Load ) on R, by Aha

R Visualzation : using ggplot2, by Mansun/Ben/Kyle

R 火力展示 / 閃電秀, by c3h3

課程預告：

ETL(Extract, Transform and Load ) on R, by Aha

R Visualzation : using ggplot2, by Mansun/Ben/Kyle

R 火力展示 / 閃電秀, by c3h3

R 專題實習 , by wush

END…..?

Niklaus Wirth的名言：




程式 =


資料 　　　＋ function





by 尼克勞斯·維爾特, 1976

Niklaus Wirth的名言：




程式 =


資料 （V） ＋ function





by 尼克勞斯·維爾特, 1976

Niklaus Wirth的名言：




程式 =


資料 （V） ＋ function（V）





by 尼克勞斯·維爾特, 1976

那….我來幹嘛？

泛舟嗎？

來寫一些比較難的 R 的程式吧！~

對了，

如果課程中有任何問題都可以問助教，
R社群最神奇的地方就是：







助教什麼都會!

貼心小提醒1：

遇到不會的指令可以用下面方法查詢：

『？』＋『指令』

　

『example』『（』＋『指令』＋『）』

ex: 

?list
example(factor)

貼心小提醒2：







善用「tab」按鍵

Syllabus

Syllabus 1：

Flow Control


判斷條件控制 

 - if / else



迴圈控制 

 - for(), 

 - while()

Syllabus2:

Debug and Error/Exception Handling


除錯（找蟲）

 - debug() / undebug()



程式錯誤及例外處理

 - try() / tryCatch()

Flow Control：程式流程控制：

if / else:

==> 如果xxxx，那就xxxx，否則xxxx


Syntex:

    if (condition_1){
        #Do something here....
    } else if (conditon_2){
        #Do something here
    } else {
        #Do something here
    }


Note: **else if** and **else** are optional.

邏輯：




[TRUE] or [T]





[FALSE] or [F]

if /else 邏輯判斷符號

"=="：等於 

"1" == "1"

[1] TRUE 


"1" == "2"

[1] FALSE

if / else 邏輯判斷符號

"<="：小於等於 

"1" <= "1"

[1] TRUE 


"1" <= "2"

[1] FALSE

if / else 邏輯判斷符號

"<"：小於 

"1" < "2"

[1] TRUE 


"1" < "1"

[1] FALSE

if / else 邏輯判斷符號

">="：大於等於 

"1" >= "1"

[1] TRUE 


"1" >= "2"

[1] FALSE

if / else 邏輯判斷符號

">"：大於 

"2" > "1"

[1] TRUE 


"1" > "1"

[1] FALSE

if / else 邏輯判斷符號

"!="：不等於 

"2" != "1"

[1] TRUE 


"1" != "1"

[1] FALSE

if / else 邏輯判斷符號

"&&"：邏輯中的「且」 或「and」 

("1" == "1") && ("2" == "2")

[1] TRUE 


("1" == "2")  &&  ("2" == "2")

[1] FALSE

if / else 邏輯判斷符號

"||"：邏輯中的「或」 或「or」 

("1" == "1")  ||  ("2" == "2")

[1] TRUE 


("1" == "2")  ||  ("2" == "2")

[1] TRUE 


("1" == "2")  ||  ("2" == "3")

[1] FALSE

那會了if和邏輯符號，可以怎麼用？

範例：閏年

請判斷輸入的年份是不是閏年？


目前使用的格里曆閏年規則如下：


西元年份除以400可整除=閏年。

西元年份除以4可整除但除以100不可整除=閏年。

西元年份除以4不可整除=平年。

西元年份除以100可整除但除以400不可整除=平年
https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%97%B0%E5%B9%B4

step1: 年份除以400可整除=閏年




『如果』 『年份』 『除以』 『400』



『餘數等於』 『0』



『就等於』『閏年』

變成程式的話就是：





如果（（年份 對後數取餘數 400） 等於 0）{ 


  是不是閏年 = 是 


}

變成程式的話就是：





if （（year    %%       400）  == 0）{ 


  is_leap_year = TRUE 


}

step2：西元年份除以4可整除，但除以100可整除=不是閏年。


if((year %% 4) == 0){ 


    is_leap_year = TRUE
}



if((year %% 100) == 0){ 


    is_leap_year = FALSE
}

咦？好像有地方怪怪的

除以4可整除，那除以100一定也可以整除啊

else()出現了


if ((year1 %% 100)==0){ 

    is_leap_year = FALSE 

} else if ((year1 %% 4)==0){ 

    is_leap_year = TRUE 

} else { 

    is_leap_year = FALSE 

}

step4：西元年份除以100可整除，但除以400不可整除=不是閏年。


if ((year1 %% 100) == 0){ 

    is_leap_year = FALSE 

} else if ((year1 %% 400) != 0){ 

    is_leap_year = FALSE 

}

閏年

還記得前面講過有四個條件嗎？

整理上面的條件


  if ((year1 %% 400)==0){

    is_leap_year = TRUE

  } else if ((year1 %% 100)==0){

    is_leap_year = FALSE

  } else if ((year1 %% 4)==0){

    is_leap_year = TRUE

  } else{

    is_leap_year = FALSE

  }

用function表示


leap_year=function(year1){

  if ((year1 %% 400)==0){
    is_leap_year = TRUE
  } else if ((year1 %% 100)==0){
    is_leap_year = FALSE
  } else if ((year1 %% 4)==0){
    is_leap_year = TRUE
  } else{
    is_leap_year = FALSE
  }
  return(is_leap_year)
}

運用邏輯符號的"!"(not)，"&"(and)，以及"

"(or)


year1 = 2015  #或是可以用 as.integer(readline("input year:"))，來輸入想要的數值
if ( ((!(year1 %% 4)) && 
       (year1 %%100)) || 
       (!(year1 %% 400)) ) {  
  print("Leap year")
} else {  
  print("Not leap year")  
}

迴圈

迴圈說明

某些指令、某些流程重複做多少次，

可減少重複寫code的時間

迴圈使用的時機

1. 重複有限次數

2. 重複次數不能確定

3. 重複無限次數

for() 迴圈


for (累進變數 in 開始條件：停止條件 )


1. 開始條件

2. 累進次數

3. 停止條件

for()

for (累進變數 in 開始條件：終止條件 )


for(x in 1:10) {
  print(x)
}


## [1] 1
## [1] 2
## [1] 3
## [1] 4
## [1] 5
## [1] 6
## [1] 7
## [1] 8
## [1] 9
## [1] 10

for(): ex2

for ( 累進變數 in 向量或集合型態的資料 )


data_in = list(1, 2, 4, -5, "I^love^R", 0, 10)

for(x in data_in) {
  print(x)
}


## [1] 1
## [1] 2
## [1] 4
## [1] -5
## [1] "I^love^R"
## [1] 0
## [1] 10

while()

while (條件不成立的話，就停止)


while(判斷式) {}


如果判斷式不成立就停止，否則一直執行迴圈的程式

最簡單的無限迴圈





while(1){

    print("I love R")   

}

break:


當進入迴圈時，如果想離開迴圈的話，


這時後可以用 break 強制跳出本次的迴圈

再來挑戰無限迴圈：break

加點限制：跑了100次就停止 

cnt=0
while(1){
    cnt=cnt+1
    print(paste("I love R, c=",cnt))    
    if(cnt > 5)
        break
}


## [1] "I love R, c= 1"
## [1] "I love R, c= 2"
## [1] "I love R, c= 3"
## [1] "I love R, c= 4"
## [1] "I love R, c= 5"
## [1] "I love R, c= 6"

next: （註）


當進入迴圈時，如果想「暫時忽略」這次迴圈的運算和結果，


這時後可以用 next 忽略本次迴圈，但迴圈仍會執行之後的運算

更正：謝謝學員建議可用next指令，功能類似continue

挑戰無限迴圈2：next


cnt=0
while(1){
  cnt=cnt+1
  if (cnt>5)
    break
  if (cnt==3)
    next
  print(paste("I love R, c=",cnt))  
} 


## [1] 1
## [1] 2
## [1] 4
## [1] 5

會了for，可以怎麼用？

這是copy-paste沒錯

算有多少個閏年

請說明一段時間內，有多少年是閏年



for(年 in 開始年:結束年){ 


  判斷是否是閏年 


  如果是閏年則次數 ＋ 1

}

先輸入條件



yearS = 1000 

# yearS = as.integer(readline("input start year:")) 


yearE = 2015 

# yearE = as.integer(readline("input end year:")) 


year_cnt = 0

用之前講的閏年練習


for (year1 in yearS:yearE){ 

    if ((year1 %% 400)==0){
        is_leap_year = TRUE
    } else if ((year1 %% 100)==0){
        is_leap_year = FALSE
    } else if ((year1 %% 4)==0){
        is_leap_year = TRUE
    } else{
        is_leap_year = FALSE
    }

    if (is_leap_year == TRUE)
    year_cnt = year_cnt + 1 
}
paste("總共有：", year_cnt," 個閏年")


## [1] "總共有： 246  個閏年"

把 leap_year()放到for迴圈中



for (n in yearS:yearE){

  if (leap_year(n) == TRUE){

    year_cnt = year_cnt+1

  }
}
paste("總共有:", year_cnt," 個閏年")


## [1] "總共有: 246  個閏年"

延伸題目：

除了多少年之外，還想知道想知道哪些年是閏年

Debug：除錯

為什麼要除錯:

每天都在問神奇海螺

E=MC^2

人都可能被劈腿，手一定有機會出鎚，

Debug 常用指令：





debug(fun) 




undebug(fun)

使用方法：


debug(now_time)



now_time()



undebug(now_time)

debug：leap_year()

Error / Exception Handling：錯誤/例外管理

Error/Exception Handling

輸入範例 

data_in = list(1, 2, 4, -5, "I^love^R", 0, 10) 


for(input in data_in) { 


  print(log(input)) 

}

結果：Error


[1] "0"
[1] "0.693147180559945"
[1] "1.38629436111989"
[1] "NaN"



Error in log(input) : non-numeric argument 

to mathematical function

此外: Warning message:

In log(input) : 產生了 NaNs

Error Handling: 使用try()

try的用法：


data_in = list(1, 2, 4, -5, "I^love^R", 0, 10)

for(input in data_in) {

  try(print(log(input)))
}


## [1] 0
## [1] 0.6931472
## [1] 1.386294
## Warning in log(input): 產生了 NaNs
## [1] NaN
## [1] -Inf
## [1] 2.302585

Error Handling: 使用tryCatch()

可分別處理Warning和Error的事件

先設定發生Error和Warning時的應對方法 

func_error = function(e){

    print("this is a ERROR!!!")

}



func_warning = function(w){

    print("just a wraning")

}

Error Handling: 使用tryCatch()來顯示錯誤


for(input in data_in) {

　 tryCatch(print(log(input)),

　 warning = func_warning ,   

　 error = func_error)
}


## [1] 0
## [1] 0.6931472
## [1] 1.386294
## [1] "just a wraning"
## [1] "this is a ERROR!!!"
## [1] -Inf
## [1] 2.302585

結果


[1] 0

[1] 0.6931472

[1] 1.386294



[1] "just a wraning"

[1] "this is a ERROR!!!"

[1] -Inf


[1] 2.302585

小天使複習班：

R常用指令1

R常用指令2

小提醒：data.frame()


num1 = c(2, 3, 5) 


str1 = c("aa", "bb", "cc")


logic1 = c(TRUE, FALSE, TRUE) 


df1 = data.frame(num1, str1, logic1) 


# df1表示把data.frame()括號內的資料結合成為data.frame型態


##   num1 str1 logic1
## 1    2   aa   TRUE
## 2    3   bb  FALSE
## 3    5   cc   TRUE

比較c() vs data.frame()


num1 = c(2, 3, 5) 


str1 = c("aa", "bb", "cc")


logic1 = c(TRUE, FALSE, TRUE) 


df2 = c(num1, str1, logic1)  


# df2表示為c()括號中向量資料的結合


## [1] "2"     "3"     "5"     "aa"    "bb"    "cc"    "TRUE"  "FALSE" "TRUE"

比較rbind() vs data.frame()


num1 = c(2, 3, 5) 


str1 = c("aa", "bb", "cc")


logic1 = c(TRUE, FALSE, TRUE) 


df3 = rbind(num1, str1, logic1) 
 
# df3表示為rbind()括號中資料的結合


##        [,1]   [,2]    [,3]  
## num1   "2"    "3"     "5"   
## str1   "aa"   "bb"    "cc"  
## logic1 "TRUE" "FALSE" "TRUE"

小提醒：讀取檔案、表格：

讀取R檔並執行

如果想讀取儲存在硬碟的R檔的話，可以用source指令：


source("iris.r")

讀取CSV

CSV:（Comma-separated values：逗號分隔數值）

表格名稱 = read.csv("讀取的檔案")


iris_csv = read.csv("iris.csv") 


View(iris_csv)

一般文字表格

表格名稱 = read.table("讀取的檔案")


iris_tab = read.table("iris.txt")


View(iris_tab)

其他檔案：如excel等

表格名稱 = read.xls("讀取的檔案")

注意：這個需要額外的套件來支援excel格式，請先執行：library(gdata)
注意2：gdata套件的read.xls只能讀excel檔案中第一頁sheet，


library(gdata)


iris_xls = read.xls("iris.xls")


View(iris_xls)

SPSS


library(foreign) 


mydata = read.spss("myfile", 


          to.data.frame=TRUE)

Stata


library(foreign) 


mydata <- read.dta("mydata.dta")

課程再預告

課程預告：

ETL(Extract, Transform and Load ) on R, by Aha

課程預告：

ETL(Extract, Transform and Load ) on R, by Aha

R Visualzation : using ggplot2, by Mansun/Ben/Kyle

課程預告：

ETL(Extract, Transform and Load ) on R, by Aha

R Visualzation : using ggplot2, by Mansun/Ben/Kyle

R 火力展示 / 閃電秀, by c3h3

課程預告：

ETL(Extract, Transform and Load ) on R, by Aha

R Visualzation : using ggplot2, by Mansun/Ben/Kyle

R 火力展示 / 閃電秀, by c3h3

R 專題實習 , by wush

Q & A

END！